CN102268742A - 棉杆皮的生物脱胶装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种棉杆皮的生物脱胶装置，包括棉杆皮芯分离装置、开纤除皮机、发酵设备、直线拷麻机、渍油机、烘干设备；其中，所述棉杆皮芯分离装置包括：罗拉支架；碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置。本发明还提供了一种棉杆皮的生物脱胶方法。本发明采用棉杆皮芯分离机将棉杆皮进行皮芯分离后得到杂质含量少的棉杆皮，从而能够实现棉杆皮的生物脱胶，方法简单。

Description

棉杆皮的生物脱胶装置及方法

技术领域

本发明属于棉杆皮纤维技术领域，尤其涉及一种棉杆皮的生物脱胶装置及方法。

背景技术

棉杆是棉花的秸秆，是农业生产的废弃物。棉杆属于半木材纤维原料，含有丰富的纤维素、木质素和多缩戊糖等，具有广泛的潜在利用价值。棉杆可剥离分解为棉杆皮和棉秆芯，其中，棉秆皮中含有纤维素、木质素、果胶、半纤维素、水溶物和脂蜡质等成分，与苎麻、亚麻、大麻、黄麻等麻类植物的组成成分较为相似，经过脱胶后可得到吸湿性能良好的棉杆皮纤维。但是，由于棉杆皮中木质素含量较低，其平均分子量也较低，且木质素与半纤维素存在化学结合，传统麻类的脱胶方法并不适用于棉杆皮的脱胶。

现有技术公开了多种棉杆皮的脱胶方法，如申请号为200710066829.1的中国专利文献公开了一种采用闪爆和高温高压相结合的方法对棉杆皮进行脱胶处理的方法，其工艺流程为：棉杆皮水洗-烘干-闪爆处理-热水洗-水洗-高温高压脱胶-水洗-脱水-给油柔软-烘干-精干棉杆皮纤维。该方法虽然能够得到精干棉杆皮纤维，但其处理过程会对纤维造成损伤，得到的纤维强度较低，而且纤维无法保持顺直状态，影响后续加工。

申请号为200810031539.8的中国专利文献公开了一种棉杆皮的脱胶方法，首先将棉杆皮进行干软处理，去除表皮与杂质；然后将干软过的棉杆皮进行顺直，并使棉杆皮保持顺直状态浸入预处理槽的处理液中，用频率为25KHz～50KHz的超声波进行预处理；将经过超声波预处理后的棉杆皮压干，并在保持顺直状态下浸入含有氢氧化钠、水玻璃、蒽醌或其衍生物、无磷洗衣粉、双氧水和三聚磷酸钠的煮漂练液中进行煮漂练；将经过煮漂练的棉杆皮纤维压干、冲洗后，在顺直状态下浸入氨基硅油中浸渍；将经过浸渍的棉杆皮纤维压干、烘干后采用聚醚改性硅油进行柔化处理，然后机械压揉后得到精干棉杆皮纤维，该方法对棉杆皮纤维的损伤较小，得到的棉杆皮精干纤维呈顺直带状，但是该方法步骤繁多、工艺繁琐，而且使用了大量化学试剂，增加了废液处理的工序。

生物脱胶具有步骤简单、对纤维损伤小等优点，但是在棉杆皮的脱胶过程中，由于棉杆结构复杂、不易分离，采用手工分离或者简单的机械分离后得到棉杆皮中杂质含量较高，不利于其进行生物脱胶。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种棉杆皮的生物脱胶装置及方法，本发明提供的生物脱胶装置能够实现棉杆皮的生物脱胶，方法简单，得到的精干棉杆皮纤维质量较好。

本发明提供了一种棉杆皮的生物脱胶装置，包括：

棉杆皮芯分离装置；

与所述棉杆皮芯分离装置的出料口相连的开纤除皮机；

与所述开纤除皮机的出料口相连并可进行振荡发酵的发酵设备；

与所述发酵设备的出料口相连的、可对棉杆皮纤维进行拷打开纤的直线拷麻机；

与所述直线拷麻机的出料口相连的渍油机；

与所述渍油机的出料口相连的烘干设备；

其中，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置。

优选的，所述棉杆皮芯分离装置还包括设置在所述罗拉支架上的压紧装置，所述压紧装置的一端抵设于浮动设置于所述罗拉支架上的所述上罗拉两端的轴承座上。

优选的，还包括设置在所述直线拷麻机和所述渍油机之间的超声波分离设备。

优选的，还包括设置在所述渍油机和烘干设备之间的脱水装置。

与现有技术相比，本发明提供了一种棉杆皮的生物脱胶装置，包括棉杆皮芯分离装置；与所述棉杆皮芯分离装置的出料口相连的开纤除皮机；与所述开纤除皮机的出料口相连并可进行振荡发酵的发酵设备；与所述发酵设备的出料口相连的、可对棉杆皮纤维进行拷打开纤的直线拷麻机；与所述直线拷麻机的出料口相连的渍油机；与所述渍油机的出料口相连的烘干设备，其中，所述棉杆皮芯分离装置包括：罗拉支架；碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置。

在所述棉杆皮芯分离装置中，驱动装置驱动下罗拉上的输入齿轮转动，从而使得具有该输入齿轮的下罗拉转动；通过设置于相邻两个输入齿轮之间的过桥齿轮使得各个下罗拉的转向相同，各个下罗拉驱动与其相对设置、并与其啮合的上罗拉转动，形成对棉杆的稳定的挤压力，从而使棉杆的皮与芯实现彻底分离，得到杂质含量低的棉杆皮，从而使得棉杆皮能够采用生物脱胶的方法得到精干棉杆皮纤维。

本发明还提供了一种棉杆皮的生物脱胶方法，包括以下步骤：

将棉杆送入棉杆皮芯分离装置中进行皮芯分离，得到棉杆皮，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置；

将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，得到原棉杆皮；

将扩大培养后的脱胶菌种浸泡接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，得到发酵棉杆皮纤维；

将所述发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，得到初生棉杆皮纤维；

将所述初生棉杆皮纤维进行渍油和烘干后，得到精干棉杆皮纤维。

优选的，在将所述棉杆皮进行除皮、预开纤之前，还包括：

将所述棉杆皮进行再干燥，使所述棉杆皮的含水量为10wt％～12wt％。

优选的，所述振荡发酵的转速为60r/min～160r/min。

优选的，所述振荡发酵的温度为32℃～38℃。

优选的，所述拷打开纤包括以下步骤：

将所述发酵棉杆皮纤维进行直线拷打开纤；

将经过直线拷打开纤的发酵棉杆皮纤维进行超声波开纤。

优选的，所述直线拷打开纤的水温为80℃～90℃，所述超声波开纤的水温为40℃～50℃。

本发明首先采用具有上述结构的棉杆皮芯分离装置获得分离彻底、杂质含量低的棉杆皮，然后将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，去除棉杆外表皮的同时增加棉杆皮的比表面积，有利于脱胶菌株以棉杆皮为基质进行振荡发酵，降低了后续生物脱胶的难度；将扩大培养后的脱胶菌种接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，脱胶菌种以原棉杆皮为基质进行发酵，产生脱胶酶，脱胶酶与原棉杆皮中的胶质物质发生酶促反应，将胶质物质与纤维素分离，而在振荡的条件下发酵能够使原棉杆皮与脱胶菌株充分、均匀接触，提高发酵效率和脱胶质量；然后将发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，拷打开纤能够将胶质物质等杂质与纤维素彻底分离，再经过渍油和烘干后得到质量稳定、纤维强度高的精干棉杆皮纤维。本发明提供的方法将机械处理方法与生物脱胶方法相结合，首先将棉杆皮进行皮芯分离后得到杂质含量少、适于进行生物脱胶的棉杆皮，然后对所述棉杆皮进行预开纤以提高后续生物脱胶的效率，生物脱胶完毕后再拷打开纤实现胶质物质与纤维素的彻底分离，方法简单，得到的精干棉杆皮纤维质量稳定、纤维强度较高。同时，本发明提供的棉秆皮生物脱胶方法无需使用化学试剂，而且脱胶过程中产生的余液能利用，不会产生废水，因而不会污染环境。此外，本发明提供的棉秆皮生物脱胶方法工艺流程简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的棉杆皮生物脱胶装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的棉杆皮芯分离装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种棉杆皮的生物脱胶装置，包括：

棉杆皮芯分离装置；

与所述棉杆皮芯分离装置的出料口相连的开纤除皮机；

与所述开纤除皮机的出料口相连并可进行振荡发酵的发酵设备；

与所述发酵设备的出料口相连的、可对棉杆皮纤维进行拷打开纤的直线拷麻机；

与所述直线拷麻机的出料口相连的渍油机；

与所述渍油机的出料口相连的烘干设备；

其中，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置。

本发明采用棉杆皮芯分离装置使棉杆的皮与芯实现彻底分离，得到杂质含量低的棉杆皮，从而使得棉杆皮能够采用生物脱胶的方法得到精干棉杆皮纤维。

以下结合附图对本发明提供的棉杆皮的生物脱胶装置和方法进行详细描述。

参见图1，图1为本发明实施例提供的棉杆皮生物脱胶装置的结构示意图，其中，1为棉杆皮芯分离装置，2为与棉杆皮芯分离装置1的出料口相连的开纤除皮机，3为与开纤除皮机2的出料口相连的振荡发酵设备，4为与振荡发酵设备3的出料口相连的直线拷麻机，5为与直线拷麻机4的出料口相连的超声波分离机，6为与超声波分离机5的出料口相连的渍油机，7为与渍油机6的出料口相连的烘干设备。

棉杆皮芯分离装置1的作用在于使棉杆的皮与芯彻底分离，得到杂质含量较少的棉杆皮，其包括罗拉支架、碾压剥离机构、过桥齿轮和驱动装置，其中，罗拉支架用于对棉杆皮芯分离装置的核心部分碾压剥离机构进行支撑。参见图2，图2为本发明实施例提供的棉杆皮芯分离装置的结构示意图。

碾压剥离机构包括依次架设于罗拉支架上的若干罗拉组，罗拉组由上下对应布置的上罗拉17和下罗拉18组成，下罗拉18的一端设有输入齿轮，通常将上罗拉17浮动设置，以便于根据棉杆的厚度实时调整上罗拉17和下罗拉18的间隙。上罗拉17和下罗拉18为本发明的核心部件，棉杆需通过二者上的斜向齿进行皮芯分离。

过桥齿轮设置于相邻两下罗拉18之间，该过桥齿轮分别与和其相邻的两下罗拉18上的输入齿轮相啮合，通过该过桥齿轮可保证与其啮合的两个输入齿轮具有相同的转向，继而保证各个下罗拉18的转向相同。驱动装置驱动其中一个输入齿轮转动，本领域技术人员可以理解的是，由于各个下罗拉上的输入齿轮均通过过桥齿轮实现连接，只需要驱动其中一个输入齿轮转动，则可保证各个下罗拉均跟随转动。其中驱动装置多种多样，可为电机、转动马达等任意可输出转动的驱动装置。

棉杆皮芯分离装置1通过驱动装置驱动一个下罗拉18上的输入齿轮转动，继而使得具有该输入齿轮的下罗拉18转动。通过设置于相邻两个输入齿轮之间的过桥齿轮使得各个下罗拉18的转向相同，各个下罗拉18驱动与其相对设置、并与其啮合的上罗拉17转动，形成稳定的对棉杆的挤压力，将棉杆芯碾碎并将其从棉杆皮中搓出，从而实现棉杆芯和棉杆皮的彻底分离。

将棉杆喂入碾压剥离机构后，碾压剥离机构的上、下罗拉会把棉杆芯挤压成碎小的木质屑，使其易于与棉杆皮分离。

在本发明一具体实施例中，驱动装置可具体包括驱动电机12和齿轮传动机构19。其中，齿轮传动机构19与驱动电机12相连，该齿轮传动机构19的输出齿轮与下罗拉18上的输入齿轮相啮合，本领域技术人员可以理解的是，齿轮传动机构19的输出齿轮只需要与其中一个输入齿轮啮合即可。由于驱动电机12输出的转速过高，不利于棉杆的皮芯分离，齿轮传动机构19可优选为由多级齿轮组成的减速机构。本发明通过该齿轮传动机构19可将驱动电机12的输出转速降低，以达到适应棉杆皮芯分离转速的目的。

在棉杆皮芯分离过程中，会有大量尘渣被分离出来，为了防止尘渣落入齿轮传动机构19的齿轮中而影响传动，齿轮传动机构19的外侧包覆有主机箱体110。主机箱体110能够避免落下的尘渣落入齿轮内。

为了进一步优化上述技术方案，棉杆皮芯分离装置1还可包括设置在罗拉支架上的压紧装置，该压紧装置的一端抵设于浮动设置于罗拉支架上的上罗拉17两端的轴承座上。上罗拉17浮动设置于罗拉支架上，即该上罗拉17具有上下移动的自由度，通过压紧装置始终保证上罗拉17与下罗拉18的啮合状态，根据喂入上罗拉17和下罗拉18之间的棉杆厚度不同，该压紧装置可被压缩，以保证上罗拉17和下罗拉18之间具有足够的间隙。

压紧装置可为弹簧压紧装置，为了实现该弹簧压紧装置的预紧力可调，本发明还可包括一端螺纹配合于罗拉支架上，另一端抵设于弹簧压紧装置的压缩弹簧的预紧螺栓，通过调整该预紧螺栓的旋入深度，可调整弹簧的压紧状态，从而调节该弹簧压紧装置对上罗拉17的压紧力。

为了进一步优化上述技术方案，本发明还可包括设置于碾压剥离机构的入料口处的喂麻平台11。喂麻平台11可为输送式喂麻平台，也可为漏斗式喂麻平台。首先将棉杆放置于该喂麻平台11上，并在该喂麻平台11上向碾压剥离机构的入料口推送，直至将棉杆推入碾压剥离机构的入料口内，通过上罗拉17和下罗拉18进行挤压分离。本发明可将靠近入料口一端的罗拉组向出料口一端的罗拉组的齿数逐渐增多，而且可将靠近入料口处的第一排罗拉组设计为光面结构，即可不在该罗拉组上设置斜向齿。将该第一排罗拉组设计为光面结构，主要为了首先将棉杆压扁后再揉碎，减少了纤维的损伤，提高了长棉杆皮出料率。

为了进一步优化上述技术方案，本发明还可包括设置于碾压剥离机构的出料口处的出料传送机构。棉杆皮经碾压剥离机构出来后，被出料传送机构接住并运走。

本发明提供的出料传送机构可具体包括出料动力电机115、主动链轮116、主动滚筒117、传送带114、机架113、从动链轮112和从动滚筒111。其中，为出料传送机构提供的动力的出料动力电机115设置在机架113上，主动链轮116和主动滚筒117位于同一轴上，出料动力电机115通过传动链与主动链轮116相连，将动力传递给该主动链轮116，由于主动链轮116与主动滚筒117位于同一轴上，因此主动滚筒117跟随转动。从动链轮112和从动滚筒111位于同一轴上，通过传动链实现从动链轮112与主动链轮116的连接，通过传送带114实现主动滚筒117和从动滚筒111的连接。主动链轮116带动从动链轮112转动，由于从动链轮112和从动滚筒111位于同一轴上，因此从动滚筒111跟随转动，实现了传送带114的传送效果。

为了进一步优化上述技术方案，本发明还可包括设置于碾压剥离机构下侧的尘渣传送机构，该尘渣传送机构下侧设有收集尘渣的尘渣漏斗16。棉杆芯经罗拉碾碎后，尘渣从两相邻下罗拉18的缝隙间掉落，被尘渣传送机构接住并运走，直至落入尘渣漏斗16内。

本发明提供的尘渣传送机构具体可包括尘渣传送链轮13、尘渣传送滚筒14和尘渣传动带15。尘渣传送滚筒14为两个，能够将尘渣传动带15撑紧，尘渣传送链轮13可通过传动链与驱动电机12相连，实现动力的输入。

开纤除皮机2的进料口通过传送带或其他传送装置与棉杆皮芯分离装置1的出料口相连，通过滚压搓动将棉秆皮进行除表皮、预开纤。开纤除皮机2为中国专利文献200610031993.4公开的开纤除皮机，主要包括多个并排的主动罗拉和多个并排的从动罗拉，这些主动罗拉和从动罗拉一对一的啮合，对棉秆皮进行滚压搓动，棉杆表皮被搓动碾掉；同时，由于受到挤压、碾搓，棉秆皮的比表面积增大，棉秆皮纤维初步分离。

振荡发酵设备3的进料口通过传送带或其他传送装置与开纤除皮机2的出料口相连，是将纤维和胶质物质分离的主要设备，通过振荡发酵实现使棉杆皮均匀发酵的目的。振荡发酵设备3可以为中国专利文献200620050490.7公开的生物脱胶连续发酵设备。在振荡发酵设备3内，棉杆皮放置在车架上，车架沿轨道反复快速运转，即可实现棉杆皮的振荡发酵。

直线拷麻机4的进料口通过传送带或其他传送装置与发酵设备3的出料口相连，主要是对经过振荡发酵后得到的发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤。直线拷麻机为中国专利86203685公开的直线拷麻机，由传动轴及轴上的齿轮驱动全机运动部件同步启动，实现纤维和胶质物质等杂质的最终分离。

超声波分离机5的进料口通过传送带或其他传送装置与直线拷麻机4的出料口相连，用于对经过直线拷麻机4拷打开纤后得到的棉杆皮纤维进行超声波洗涤，以便提高脱胶效果。在其他实施例中，也可以不设置超声波分离机5。

渍油机6的进料口通过传送带或其他传送装置与超声波分离机5的出料口相连，主要作用是对经过超声波洗涤的棉杆皮纤维进行上油。渍油机6主要包括乳化油池、多个并排设置的主动罗拉和多个并排的从动罗拉，这些主动罗拉和从动罗拉一对一的啮合，对浸在乳化油池中的初生麻进行渍油。当不设置超声波分离机5时，渍油机6直接与直线拷麻机4相连。

烘干设备7的进料口通过传送带或其他传送装置与渍油机6的出料口相连，作用是烘干脱水后的初生棉杆皮纤维，得到干燥的精干棉杆皮纤维。

通过上述装置可以实现棉杆皮的生物脱胶处理，具体过程如下：

将棉杆送入棉杆皮芯分离装置1中，通过滚压揉搓将棉杆芯与棉杆皮分离，得到杂质含量较少的棉杆皮；

棉杆皮在传送带的作用下进入开纤除皮机2中，通过滚压揉搓将棉秆皮除表皮、预开纤后，得到原棉杆皮；

原棉杆皮通过传送带进入振荡发酵设备3内，在振荡发酵设备3内，将扩大培养后的脱胶菌种稀释后，按1∶8～10的浴比将原棉杆皮浸泡15min～30min，然后控制振荡发酵设备3内的温度为32℃～38℃，使原棉杆皮以50r/min～200r/min的转速振荡发酵，原棉杆皮发酵后产生脱胶酶，脱胶酶与原棉杆皮上的胶质物质发生酶促反应，将胶质物质和纤维分离，得到发酵棉杆皮纤维；

所述发酵棉杆皮纤维通过传送带进入直线拷麻机4的水池中，直线拷麻机4对发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，实现纤维与胶质物质的初步分离；

所述初步分离的棉杆皮纤维通过传送带进入超声波分离机5中进行超声波开纤，实现纤维与胶质物质的彻底分离，得到初生棉杆皮纤维；

所述初生棉杆皮纤维通过传送带进入渍油机6的乳化油池中，渍油机6上的主动罗拉和从动罗拉对浸在乳化油池中的初生棉杆皮纤维进行碾搓渍油；

渍油后的初生棉杆皮纤维通过传送带进入烘干设备7中烘干，得到精干棉杆皮纤维。

在本发明的其他实施例中，在渍油机6和烘干设备7之间还可以设置有脱水装置，如在渍油机6和烘干设备7之间的传送带上设置滚轮，通过滚轮对棉杆皮纤维进行脱水。

在本发明的其他实施例中，在棉杆皮芯分离装置1和开纤除皮机2之间还可以设置有再干燥装置，将棉杆皮进行再干燥，使其含水量达到10wt％～12wt％，以便得到质量均匀的棉杆皮纤维。

本发明还提供了一种棉杆皮的生物脱胶方法，包括以下步骤：

将棉杆送入棉杆皮芯分离装置中进行皮芯分离，得到棉杆皮，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置；

将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，得到原棉杆皮；

将扩大培养后的脱胶菌种浸泡接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，得到发酵棉杆皮纤维；

将所述发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，得到初生棉杆皮纤维；

将所述初生棉杆皮纤维进行渍油和烘干后，得到精干棉杆皮纤维。

首先将棉杆在棉杆皮芯分离装置中进行皮芯分离，得到棉杆皮。在所述棉杆皮芯分离装置中，驱动装置驱动下罗拉上的输入齿轮转动，从而使得具有该输入齿轮的下罗拉转动；通过设置于相邻两个输入齿轮之间的过桥齿轮使得各个下罗拉的转向相同，各个下罗拉驱动与其相对设置、并与其啮合的上罗拉转动，形成对棉杆的稳定的挤压力，从而使棉杆的皮与芯实现彻底分离，得到杂质含量低的棉杆皮。

得到棉杆皮后，将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，除掉棉杆皮表皮的同时增加棉杆皮的比表面积，有利于棉杆皮后续均匀发酵，从而提高脱胶效率。本发明优选在开纤除皮机中对所述棉杆皮进行除皮、预开纤。

在对所述棉杆皮进行除皮、预开纤之前，优选将所述棉杆皮进行再干燥，降低棉杆皮的含水量，并使同批次棉杆皮中含水量保持均匀，提高脱胶后得到的棉杆皮纤维的质量稳定性。经过再干燥后，所述棉杆皮的含水量优选为10wt％～12wt％，更优选为11％～12％。对棉杆皮进行再干燥还能够去除棉杆皮表面的杂质以及霉变气味等，降低下一步除皮、预开纤处理的难度，提高其预开纤效率。

棉杆皮经过除皮、预开纤处理后，得到原棉杆皮。按照本发明，经过除皮开纤后，除掉的杂质的质量优选为再干燥后的棉杆皮的质量的6％～12％，棉杆皮的比表面积优选增大两倍以上。除皮、预开纤的效果与除皮、预开纤的方式及时间有关，挤压力越大、时间越长，除皮、预开纤的效果越好，但是挤压力过大会损坏麻纤维的质量。除皮、预开纤可以同时进行，也可以单独进行，同时进行的具体例子包括采用中国专利文献200610031993.4公开的开纤除皮机，通过罗拉的滚动揉搓同时实现除皮和预开纤的目的；单独进行的具体例子包括人工将再干燥后的棉杆皮的表皮去掉，然后将去掉表皮的棉杆皮进行滚压揉搓或其他方式的预开纤处理，本发明优选采用机械方式同时进行除皮和预开纤。

将扩大培养的脱胶菌种浸泡接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，得到发酵棉杆皮纤维。所述浸泡接种优选包括以下步骤：将扩大培养后的脱胶菌种稀释成脱胶菌种液，按1∶8～10的浴比浸泡原棉杆皮，即可实现接种，余液回收利用。所述浸泡的温度优选为35℃～38℃，脱胶菌种液的pH值优选为4.5～5.5。本发明对所述脱胶菌种没有特殊限制，具体例子可以为中国专利文献95112564.8公开的胡萝卜软腐欧文氏杆菌，或者为中国专利文献02108820.9公开的菌种，或者为本发明人自主筛选培养的、实验室编号为RJ6的菌种。所述脱胶菌种经过活化、扩大培养、浸泡接种于原棉杆皮上以后，即可以原棉杆皮为基质进行发酵。

脱胶菌种进行发酵后产生脱胶酶，所述脱胶酶能够与原棉杆皮中的胶质物质发生酶促反应，使胶质物质与纤维素分离。本发明对所述接种后的原棉杆皮进行振荡发酵，振荡发酵能够使脱胶菌种与经过除皮和预开纤处理的、比表面积较大的原棉杆皮充分接触，从而使原棉杆皮发酵较为均匀，产生的脱胶酶在原棉杆皮中的分布较为均匀，使脱胶酶与原棉杆皮中的胶质物质充分、均匀的发生酶促反应，获得质量稳定的发酵棉杆皮纤维。所述振荡发酵的转速为50r/min～200r/min，优选为60r/min～160r/min。所述发酵的温度优选为35℃～38℃，时间根据所用菌种的不同而不同，优选为4h～14h，更优选为4h～10h。由于发酵的同时伴随着酶促反应的发生，因此发酵后的棉杆皮中的胶质物质和纤维素基本实现了分离。本发明优选采用中国专利文献200620050490.7公开的生物脱胶连续发酵设备实现振荡发酵，该发酵设备设有车轨和车架，将原棉杆皮放置于车架上，使车架沿车轨反复快速运转，即可实现振荡发酵。发酵结束后，发酵余液可以回收，经过处理后重复利用。

得到发酵棉杆皮纤维后，将其进行拷打开纤，将纤维素和胶质物质等杂质彻底分离，得到较为纯净的纤维。按照本发明，所述拷打开纤优选包括以下步骤：

将所述发酵棉杆皮纤维进行直线拷打开纤；

将经过直线拷打开纤的发酵棉杆皮纤维进行超声波开纤。

按照本发明，可以以人工方式进行滚压搓洗，也可以以机械方式进行滚压搓洗，优选为使用中国专利文献86203685公开的直线拷麻机对所述发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，达到分开纤维的目的。所述直线拷打开纤的水温优选为80℃～90℃。

直线拷打开纤后，对所述棉杆皮纤维进行超声波开纤，使纤维充分分开。所述超声波开纤的水温优选为40℃～50℃。

将所述发酵棉杆皮纤维拷打开纤得到初生棉杆皮纤维后，对所述初生棉杆皮纤维进行渍油。本发明优选使用中国专利文献200710035989.X公开的洗涤机对所述初生棉杆皮纤维进行渍油，即将初生棉杆皮纤维浸在5‰的乳化油中，通过所述洗涤机上的多对罗拉反复搓碾浸在油水中的初生棉杆皮纤维。所述油水的温度优选为70℃～80℃。

将渍油后的初生棉杆皮纤维进行本领域技术人员熟知的脱水和烘干，即可得到外形成条状的精干棉杆皮纤维。

本发明首先采用具有上述结构的棉杆皮芯分离装置获得分离彻底、杂质含量低的棉杆皮，然后将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，去除棉杆外表皮的同时增加棉杆皮的比表面积，有利于脱胶菌株以棉杆皮为基质进行振荡发酵，降低了后续生物脱胶的难度；将扩大培养后的脱胶菌种接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，脱胶菌种以原棉杆皮为基质进行发酵，产生脱胶酶，脱胶酶与原棉杆皮中的胶质物质发生酶促反应，将胶质物质与纤维素分离，而在振荡的条件下发酵能够使原棉杆皮与脱胶菌株充分、均匀接触，提高发酵效率和脱胶质量；然后将发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，拷打开纤能够将胶质物质等杂质与纤维素彻底分离，再经过渍油和烘干后得到质量稳定、纤维强度高的精干棉杆皮纤维。

本发明提供的方法将机械处理方法与生物脱胶方法相结合，首先将棉杆皮进行皮芯分离后得到杂质含量少、适于进行生物脱胶的棉杆皮，然后对所述棉杆皮进行预开纤以提高后续生物脱胶的效率，生物脱胶完毕后再拷打开纤实现胶质物质与纤维素的彻底分离，方法简单，得到的精干棉杆皮纤维质量稳定、纤维强度较高。同时，本发明提供的棉秆皮生物脱胶方法无需使用化学试剂，而且脱胶过程中产生的余液能利用，不会产生废水，因而不会污染环境。此外，本发明提供的棉秆皮生物脱胶方法工艺流程简单，成本较低。

以下结合实施例对本发明提供的棉杆皮生物脱胶装置及方法进行进一步说明。

实施例1

将收购自湖南沅江的棉杆使用图2所示的棉杆皮芯分离装置进行皮芯分离，得到棉杆皮；

将所述棉杆皮进行再干燥，使棉杆皮的水分含量为10％；

对再干燥后的棉杆皮进行除皮、预开纤；

将除皮、预开纤后的原棉杆皮装盆，盆中棉杆皮的厚度为60mm～120mm；将盆移入中国专利文献200620050490.7公开的发酵设备中，发酵设备中原棉杆皮的重量为50kg；

将胡萝卜软腐欧文氏杆菌扩大培养后用自来水稀释至活菌量为107cfu/mL的菌悬液，按1∶10的浴比，在水温为37℃、pH为4.5时将发酵设备中的原棉杆皮浸泡；然后将发酵设备中的温度调节为37±1℃，使发酵设备中的原棉杆皮以60r/min的转速进行振荡发酵，发酵8h；

将发酵后的发酵棉杆皮纤维在80℃的热水中进行拷打开纤2h后，在40℃的温水中进行超声开纤1h，然后在温度为70℃、质量浓度为5‰的油水中渍油1h，经过脱水、烘干后，得到精干棉杆皮纤维。

得到精干棉杆皮纤维后，对所述精干棉杆皮纤维进行纤维品质测定，结果表明，得到的精干棉杆皮纤维呈顺直条状，长度为10mm～70mm，可作为纤维应用于纺织等领域。

实施例2

将收购自湖南沅江的棉杆使用图2所示的棉杆皮芯分离装置进行皮芯分离，得到棉杆皮；

将所述棉杆皮进行再干燥，使棉杆皮的水分含量为12％；

对再干燥后的棉杆皮进行除皮、预开纤；

将除皮、预开纤后的原棉杆皮装盆，盆中棉杆皮的厚度为100mm；将盆移入中国专利文献200620050490.7公开的发酵设备中，发酵设备中原棉杆皮的重量为70kg；

将胡萝卜软腐欧文氏杆菌扩大培养后用自来水稀释至活菌量为10⁷cfu/mL的菌悬液，按1∶10的浴比，在水温为37℃、pH为4.5时将发酵设备中的原棉杆皮浸泡；然后将发酵设备中的温度调节为37±1℃，使发酵设备中的原棉杆皮以160r/min的转速进行振荡发酵，发酵10h；

将发酵后的发酵棉杆皮纤维在90℃的热水中进行拷打开纤2h后，在50℃的温水中进行超声开纤1h，然后在温度为70℃、质量浓度为5‰的油水中渍油1h，经过脱水、烘干后，得到精干棉杆皮纤维。

得到精干棉杆皮纤维后，对所述精干棉杆皮纤维进行纤维品质测定，结果表明，得到的精干棉杆皮纤维呈顺直条状，长度为10mm～70mm，可作为纤维应用于纺织等领域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种棉杆皮的生物脱胶装置，包括：

棉杆皮芯分离装置；

与所述棉杆皮芯分离装置的出料口相连的开纤除皮机；

与所述开纤除皮机的出料口相连并可进行振荡发酵的发酵设备；

与所述发酵设备的出料口相连的、可对棉杆皮纤维进行拷打开纤的直线拷麻机；

与所述直线拷麻机的出料口相连的渍油机；

与所述渍油机的出料口相连的烘干设备；

其中，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置。

2.根据权利要求1所述的生物脱胶装置，其特征在于，所述棉杆皮芯分离装置还包括设置在所述罗拉支架上的压紧装置，所述压紧装置的一端抵设于浮动设置于所述罗拉支架上的所述上罗拉两端的轴承座上。

3.根据权利要求1所述的生物脱胶装置，其特征在于，还包括设置在所述直线拷麻机和所述渍油机之间的超声波分离设备。

4.根据权利要求1所述的生物脱胶装置，其特征在于，还包括设置在所述渍油机和烘干设备之间的脱水装置。

5.一种棉杆皮的生物脱胶方法，包括以下步骤：

将棉杆送入棉杆皮芯分离装置中进行皮芯分离，得到棉杆皮，所述棉杆皮芯分离装置包括：

罗拉支架；

碾压剥离机构，所述碾压剥离机构包括依次架设于所述罗拉支架上的若干罗拉组，所述罗拉组由上下对应布置的上罗拉和下罗拉组成，所述下罗拉的一端设有输入齿轮；

设置于相邻两个下罗拉之间的过桥齿轮，所述过桥齿轮分别与和其相邻的两个下罗拉上的所述输入齿轮相啮合；

驱动其中一个所述输入齿轮转动的传动装置；

将所述棉杆皮进行除皮、预开纤，得到原棉杆皮；

将扩大培养后的脱胶菌种浸泡接种于所述原棉杆皮中，以50r/min～200r/min的转速进行振荡发酵，得到发酵棉杆皮纤维；

将所述发酵棉杆皮纤维进行拷打开纤，得到初生棉杆皮纤维；

将所述初生棉杆皮纤维进行渍油和烘干后，得到精干棉杆皮纤维。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在将所述棉杆皮进行除皮、预开纤之前，还包括：

将所述棉杆皮进行再干燥，使所述棉杆皮的含水量为10wt％～12wt％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述振荡发酵的转速为60r/min～160r/min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述振荡发酵的温度为32℃～38℃。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述拷打开纤包括以下步骤：

将所述发酵棉杆皮纤维进行直线拷打开纤；

将经过直线拷打开纤的发酵棉杆皮纤维进行超声波开纤。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述直线拷打开纤的水温为80℃～90℃，所述超声波开纤的水温为40℃～50℃。

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